一种紫铜换热管与管板的焊接结构及其焊接工艺

摘要

本发明公开了一种紫铜换热管与管板的焊接结构及其焊接工艺，用于压力容器紫铜换热管与管板的焊接。所述焊接结构包括管板与紫铜换热管，该管板上加工有环形隔热槽使得所述管板与紫铜换热管焊接后形成焊缝。并且在焊接过程中的焊接规范随工件温度的变化而变化，以达到熔化焊的效果。与传统紫铜换热管与管板的焊接工艺相比，焊接规范实时调整以达到效果一致的焊缝，提高焊接效率，使得紫铜换热管与管板焊接得以实现。在压力容器的紫铜换热管与管板焊接中，可降低焊接返修率，提高焊接一次合格率，有利于提高生产效率，减少焊接成本，缩短工期。

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫铜换热管与管板的焊接结构及其焊接工艺，属于压力容器制造技术领域。

背景技术

紫铜换热管与管板的焊接性均较差,接头性能如力学性能、导电性能及耐腐蚀性能均有所降低，焊接时低熔点合金元素蒸发，气孔敏感性较高，易产生裂纹、未焊透、未熔合等缺陷。制作设备用的紫铜焊缝及热影响区晶粒易粗大,接头强度尤其是伸长率、冷弯角下降明显。根据换热器使用要求,必须保证各连接件的严密性与牢固性,不得有过量变形及裂纹等缺陷,否则将导致介质泄漏、加剧腐蚀等严重事故。所以一般不选紫铜作为换热器的制造材料，只是在换热器使用压力较低时才会采用紫铜换热器，并且紫铜换热器管束用胀接形式连接。

另外，紫铜导热系数很大，始焊时焊接热量将焊件还没熔化，热量就大量散失。被焊部位温度迅速降至焊件熔化温度以下，被焊部位无法熔化从而无法进行熔化焊。始焊时需大的线能量才能将其熔化，及施焊时需要大电流，低焊速。但焊到中间过程由于工件温度的升高，如果线能量过大容易造成气孔、过烧的现象，因此焊到中间过程需要将电流以及焊速调整到较低水平。而传统换热管与管板的焊接工艺参数在焊接前就已经预设好的，焊接过程中无法调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紫铜换热管与管板的焊接结构及其焊接工艺，使得紫铜换热管与管板的焊接得以实现且该紫铜换热器能承受高的使用压力。

本发明的技术方案是：

一种紫铜换热管与管板的焊接结构，包括管板与紫铜换热管，所述管板上加工有环形隔热槽使得所述管板与紫铜换热管焊接后形成焊缝。

所述环形隔热槽的宽度B为5~10mm、深度H为3~8mm；所述管板与紫铜换热管焊接部分壁厚P与紫铜换热管壁厚相同。

一种紫铜换热管与管板的焊接工艺，采用脉冲氩弧焊方式；焊接过程中焊接参数实时调整如下：当焊件预热温度为120℃~140℃，始焊电流为170~180A, 焊接速度为焊接一周55-60 秒；当焊件温度为140~160℃时，焊接电流为140~160A, 焊接速度为焊接一周50-55 秒；当焊件温度为160~180℃时，焊接电流为130~140A, 焊接速度为焊接一周45-50 秒；当焊件温度为大于180℃时，焊接电流为120~130A, 焊接速度为焊接一周40-45 秒。

更进一步的，焊接过程采用同轴氩气或氩气与氮气的混合气进行保护，气体流量为12~18L/min。

本发明具有以下优点：

由于紫铜导热系数很大，始焊时焊接热量将焊件还没熔化，热量就大量散失。被焊部位温度迅速降至焊件熔化温度以下，被焊部位无法熔化而无法进行密封焊。针对这一问题，本发明通过加开环形隔热槽，使得焊接热量不会迅速散失，提高焊接热量的利用率；而被焊的管板母材与换热管的壁厚相等，使得焊接热量均匀分配。焊接过程中焊接参数实时调整以达到均匀合格的焊缝，保证焊接质量。

本发明焊接过程中的焊接规范随工件温度的变化而变化，与传统换热管与管板的焊接工艺相比，焊接规范实时调整以达到效果一致的焊缝，提高焊接效率，使得紫铜换热管与管板焊接得以实现而使该紫铜换热器能承受高的使用压力。在压力容器的紫铜换热管与管板焊接中，可降低焊接返修率，提高焊接一次合格率，有利于提高生产效率，减少焊接成本，缩短工期。

附图说明

图1为本发明紫铜换热管与管板的焊接结构示意图。

图中：1—管板  2—紫铜换热管  3—焊缝  4—环形隔热槽    

D—换热管直径  Φ—环形隔热槽直径  

P—管板与换热管焊接部分壁厚   B—环形隔热槽宽度

H—环形隔热槽深度

H—环形隔热槽深度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明及其有益效果作进一步说明。

参照图1，一种紫铜换热管与管板的焊接结构，包括管板1与紫铜换热管2，所述管板1上加工有环形隔热槽4使得所述管板1与紫铜换热管2焊接后形成焊缝3。

所述环形隔热槽4的宽度B为5或6或7或8或9或10mm、深度H为3或4或5或6或7或8mm；所述管板1与换热管焊接部分壁厚P与换热管2壁厚相同。环形隔热槽直径Φ可根据环形隔热槽宽度B、换热管2直径D以及管板1与换热管2焊接部分壁厚P确定。如：隔热槽宽度B为5 mm，换热管2)直径D为19mm，管板1与换热管2焊接部分壁厚P与换热管2壁厚相同为2mm，则隔热槽直径Φ为33mm；或按Φ=D+2*B+2*P(mm) 公式计算。

一种紫铜换热管与管板的焊接工艺，采用脉冲氩弧焊方式，该脉冲氩弧焊机的脉冲宽度为1ms，频率为12~15Hz。采用脉冲电流进行氩弧焊接容易控制焊接热输入量，既能焊透又不会焊穿，尤其在薄板焊接时效果明显。紫铜的焊接性能极差，极易出现气孔、裂纹等缺陷，但在氩气保护下焊接，使熔化的紫铜不受空气侵蚀，且氩弧焊热量集中，可提高焊接速度，减少缺陷产生。由于紫铜换热管壁厚较薄，因此选用脉冲氩弧焊方式。焊接过程中焊接参数实时调整如下：当焊件预热温度为120℃、130℃或140℃，始焊电流为170A、175A或180A, 焊接速度为焊接一周55-60 秒；当焊件温度为140℃、150℃或160℃时，焊接电流为140A、150A或160A, 焊接速度为焊接一周50-55 秒；当焊件温度为160℃、170℃或180℃时，焊接电流为130A、135A或140A, 焊接速度为焊接一周45-50 秒；当焊件温度为大于180℃时，焊接电流为120A、125A或130A, 焊接速度为焊接一周40-45 秒。

紫铜导热系数很大，始焊时需大的线能量才能将其熔化，及施焊时需要大电流，低焊速。但焊到中间过程由于工件温度的升高，如果线能量过大容易造成气孔、过烧的现象，因此焊到中间过程需要将电流以及焊速调整到较低水平。而现有管板钨极氩弧焊各焊接参数在焊接前就已经预设好的，焊接过程中无调整。此焊接工艺根据焊接温度的不同，焊接参数实时调整，以达到合格的焊缝。

焊接过程采用同轴氩气或氩气与氮气的混合气进行保护，气体流量为12或13或14或15或16或17或18L/min。在该气体流量下所得焊缝不被氧化，得到保护。